StudyMed医師国家試験

A-aDO2は「肺の通知表」―肺胞気式で低酸素の原因を見分ける

第111回医師国家試験 E問題 第69問

国試問題にチャレンジ

第111回 E問題 第69問

室内空気で呼吸している患者の動脈血ガス分析のデータを示す。  pH 7.40,PaCO2 32Torr,PaO2 71Torr。  大気中の酸素分圧を150Torrとした場合の肺胞気-動脈血酸素分圧較差〈A-aDO2〉を求めよ。  ただし,小数点以下の数値が得られた場合には,小数第1位を四捨五入すること。 解答: ①② Torr

対話形式の解説

ドクタードクター
今回は血液ガスからA-aDO2を計算する問題だ。式さえ覚えていれば数分で解けるけれど、大事なのは「なぜその式になるのか」と「計算した値が何を意味するのか」を理解することだ。まず、A-aDO2とは何の差のことかな。
医学生医学生
肺胞の酸素分圧と、動脈血の酸素分圧の差です。
ドクタードクター
その通り。動脈血の酸素分圧であるPaO2は血液ガスで実測できる。でも肺胞内の酸素分圧、PAO2は直接測れない。そこで使うのが肺胞気式だ。
医学生医学生
生理学の講義で習いました。PAO2=PIO2-PaCO2/0.8でしたっけ。
ドクタードクター
正解。一つずつ意味を確認しよう。PIO2は気道に吸い込まれて加湿された空気の酸素分圧で、大気圧760Torrから体温での飽和水蒸気圧47Torrを引き、酸素濃度0.21を掛けると約150Torrになる。今回はその150が与えられているね。
医学生医学生
0.8というのは何の数字でしたっけ。毎回なんとなく割っていました。
ドクタードクター
呼吸商だよ。酸素を消費したぶんに対して二酸化炭素がどれだけ作られるかの比で、通常0.8とする。肺胞では二酸化炭素が入ってくるぶん酸素が押しのけられるので、PaCO2を呼吸商で割った分だけ酸素分圧が下がる、というイメージだ。肺胞のCO2分圧は動脈血とほぼ等しいので、PaCO2で代用できる。
医学生医学生
なるほど。じゃあ計算すると、32を0.8で割って40、150から引いてPAO2は110Torrですね。
ドクタードクター
いいね。そこからPaO2を引くと?
医学生医学生
110から71を引いて、39Torrです。小数も出ないのでそのまま答えになります。
ドクタードクター
正解だ。では、この39Torrという値は正常かな。
医学生医学生
正常は10Torrくらいだったと思うので、かなり開いていますね。
ドクタードクター
そう。若年の健常者ではおおむね10Torr前後以下で、加齢とともに少しずつ大きくなるけれど、39Torrは明らかに開大している。もう一つ注目してほしいのが、pHは正常なのにPaCO2が低いことだ。これは過換気の状態を意味する。過換気で肺胞の酸素分圧は上がっているはずなのに、PaO2は71Torrにとどまっている。
医学生医学生
肺胞まで酸素は十分来ているのに、血液に移っていないということですね。
ドクタードクター
まさにそれがA-aDO2開大の意味だ。ここで低酸素血症の5つの機序を整理しよう。CBTでも定番だね。
医学生医学生
吸入気酸素分圧の低下、肺胞低換気、拡散障害、換気血流比不均等、シャントの5つです。
ドクタードクター
よく言えた。このうち高地のような吸入気酸素分圧の低下と肺胞低換気では、肺胞の酸素分圧そのものが下がるので、PaO2も同じだけ下がってA-aDO2は正常に保たれる。一方、拡散障害、換気血流比不均等、シャントは肺胞から血液への受け渡しの障害だから、A-aDO2が開く。
医学生医学生
呼吸器内科の実習で、睡眠薬の過量服薬で運ばれた患者さんがCO2が高いのにA-aDO2は正常で、指導医の先生に「肺そのものは悪くない」と言われたのを思い出しました。
ドクタードクター
まさに肺胞低換気の典型例だね。逆に間質性肺炎や肺塞栓症、肺動静脈瘻などではA-aDO2が開大する。さらにもう一歩進めると、シャントでは酸素化されない血液が直接動脈側に混ざるので、高濃度酸素を投与してもPaO2があまり上がらない。拡散障害や換気血流比不均等は酸素投与で比較的よく改善する。
医学生医学生
A-aDO2で「換気の問題か肺の問題か」を分けて、酸素への反応でシャントかどうかを見分けるわけですね。
ドクタードクター
その通り。臨床では、酸素投与中はFIO2を変えてPIO2を計算し直す必要があることも覚えておこう。室内空気のまま150を使ってしまうミスはよくあるからね。血液ガスを見たら、pH、PaCO2、PaO2を読むだけでなく、A-aDO2まで計算する習慣をつけると、病態の理解がぐっと深まるよ。

まとめ

A-aDO2は肺胞気酸素分圧(PAO2)と動脈血酸素分圧(PaO2)の差で、PAO2は肺胞気式PAO2=PIO2-PaCO2/0.8で求めます。本問では150-32/0.8=110Torrから71Torrを引き、A-aDO2は39Torrとなり、若年健常者のおおむね10Torr前後以下と比べて明らかに開大しています。低酸素血症のうち吸入気酸素分圧低下と肺胞低換気ではA-aDO2は正常、拡散障害・換気血流比不均等・シャントでは開大し、シャントは高濃度酸素投与でも改善しにくいのが特徴です。酸素投与中はFIO2に応じてPIO2を計算し直す点にも注意が必要です。A-aDO2の計算は、低酸素血症の原因が「換気量の問題」か「肺のガス交換の問題」かを見極める基本的かつ強力な手段であり、血液ガス読解の土台となります。

解答・解説

正解は39 Torrです

考え方

肺胞気-動脈血酸素分圧較差〈A-aDO2〉は、肺胞内の酸素分圧(PAO2)と動脈血の酸素分圧(PaO2)との差であり、A-aDO2 = PAO2 − PaO2 で表される。PaO2は動脈血ガス分析で実測できるが、PAO2は直接測定できないため、肺胞気式(簡易式)を用いて理論的に求める。

肺胞気式

PAO2 = PIO2 − PaCO2 / R ・PIO2:吸入気(気道に入って加湿された空気)の酸素分圧。室内空気では (760 − 47) × 0.21 ≒ 150 Torr となる。本問ではこの値が「大気中の酸素分圧150 Torr」として与えられている。 ・PaCO2:肺胞気の二酸化炭素分圧(PACO2)は動脈血のPaCO2とほぼ等しいので、PaCO2で代用する。 ・R:呼吸商(酸素消費量に対する二酸化炭素産生量の比)。通常0.8とする。

計算

① PAO2 = 150 − 32 / 0.8 = 150 − 40 = 110 Torr ② A-aDO2 = PAO2 − PaO2 = 110 − 71 = 39 Torr 小数点以下は生じないので、答えは39 Torrである。

結果の解釈

室内空気吸入下のA-aDO2は、若年健常者ではおおむね10 Torr前後以下で、加齢とともに少しずつ大きくなる。39 Torrは明らかに開大しており、肺胞から血液への酸素の受け渡し(ガス交換)に障害があることを示す。なお本例はpH 7.40と正常だがPaCO2が32 Torrと低く、過換気の状態にある。過換気によってPAO2が上がっているにもかかわらずPaO2が71 Torrにとどまっている点からも、肺そのものの酸素化障害が示唆される。

A-aDO2の意義

低酸素血症(PaO2低下)の原因は、①吸入気酸素分圧の低下(高地など)、②肺胞低換気、③拡散障害、④換気血流比不均等、⑤シャント(右→左短絡)に大別される。 ・①②ではPAO2そのものが低下しているため、PaO2も同じだけ下がり、A-aDO2は正常に保たれる。 ・③④⑤は肺胞から血液への酸素の移行過程の障害であり、PAO2が保たれていてもPaO2が低下するため、A-aDO2が開大する。 したがって、A-aDO2を計算することで、低酸素血症が「換気量の問題」か「肺のガス交換の問題」かを区別できる。例えば、薬物中毒や神経筋疾患による低換気ではPaCO2が上昇してPaO2が低下するがA-aDO2は正常であり、間質性肺炎(拡散障害・換気血流比不均等)、肺塞栓症(換気血流比不均等)、肺動静脈瘻(シャント)などではA-aDO2が開大する。

シャントと他の機序の区別

拡散障害や換気血流比不均等による低酸素血症は酸素投与で比較的よく改善するが、シャントでは酸素化されない血液が直接動脈側に混ざるため、高濃度酸素を投与してもPaO2の改善が乏しい。

PIO2の求め方

大気圧760 Torrから37℃での飽和水蒸気圧47 Torrを差し引き、酸素濃度(FIO2)を掛ける。室内空気(FIO2 0.21)では約150 Torrとなる。酸素投与時はFIO2を変えて同様に計算する。

POINT

・A-aDO2 = PAO2 − PaO2 ・PAO2 = PIO2 − PaCO2 / 0.8(室内空気ではPIO2 ≒ 150 Torr) ・室内空気なら簡易的に A-aDO2 ≒ 150 − PaCO2 / 0.8 − PaO2 ・正常は若年でおおむね10 Torr前後以下。加齢で開大する ・A-aDO2開大:拡散障害、換気血流比不均等、シャント ・A-aDO2正常の低酸素血症:肺胞低換気、吸入気酸素分圧低下

※問題・正答は厚生労働省の公開資料をもとに掲載しています。